能源与环保

能源与环保

中科院液流电池非氟多孔离子传导膜研究获进展

中国科学院大连化学物理研究所的研究人员在液流电池非氟多孔离子传导膜成膜机理和膜微观结构调控研究方面取得新进展，大幅提高了膜的选择性和离子传导性，提升了液流电池的性能。

研究人员此前原创性地提出了不含离子交换基团的“离子筛分传导”机理，并取得了一系列科研进展，但多孔离子传导膜的成膜机理与孔径大小、分布、孔隙率等微观结构调控一直是研究的难点。该项研究深入、系统地研究了溶剂处理工艺过程对多孔离子传导膜孔径大小、分布及贯通性的影响规律和调控机制，发明了一种有效调控多孔离子传导膜孔径大小、孔径分布及贯通性的方法，成功制备出了空隙率高、孔径分布均匀、贯通性好的多孔离子传导膜，进一步提高了非氟多孔离子传导膜的选择性和导电性。利用该膜组装的单电池，在80mA/cm2充放电条件下，能量效率超过90%。该项研究对高性能多孔离子传导膜的结构设计与制备具有重要的指导意义。

（大化物）

俄罗斯发明太阳能风能混合发电装置

俄罗斯莫斯科钢铁与合金学院的研究人员研发出一款混合发电装置，能够将太阳能和风能转化为电能，广泛适用于各种气候条件，对于交通不便、电力供应困难的边远地区居民点的供电具有重要意义。

该装置的主发电装置为混合式垂直轴流式涡轮发电机，其内侧的叶片上设计安装了太阳能电池。太阳能电池发出的电能在风力涡轮发电机转速较低时可以提高其转速，也可直接输出到储能装置或并网外送。该装置的多项参数优于国际同类产品，太阳能风能混合发电使其发电效率超过现有风力发电装置15%～20%。

此外，该装置内部结构简单，发生故障时易于修理。在光线和风力充足时，其发电功率可达300W ～500W，年发电量可达4MWh，理论运行寿命预计超过20年，具有重要的应用价值。

（科技部）

哈佛大学用维生素制造出高容量、低成本液体电池

受人体能量储存机制的启发，哈佛大学的研究人员设计了一种采用分子结构调整后的有机维生素B2制造碱性液体电池的方法。这些分子不仅无毒、不易燃，而且制造成本也较低，或将为大规模电能存储带来新的希望。

这种液体电池能够循环充电，当其从太阳能或风能等绿色能源获得能量后，能够将正极溶液中的电子引入负极溶液中，从而产生电流。通常情况下，这种液体电池产生的电压为1.0V～2.2V，溶液槽容积越大，其可储存的能量越多。

维生素B2能够在人体消化食物时从中摄取能量并将其储存起来，受此启发，研究人员尝试用维生素B2替代金属离子，用于碱性液体电池的生产。

未来，研究人员计划进一步深入该项研究，以期研发一种高性能、持久、基于有机物制造的液体电池。

（W.CB）

我国石墨锂离子电池制备技术取得新突破

由天津大学、哈尔滨远方新能源汽车动力电池有限责任公司，以及黑龙江远方新能源科技开发有限公司承担的“方形软包装5Ah磷酸钒锂/石墨锂离子电池的制备”项目技术已通过中试，预计2016年年底前正式投产。

据介绍，该项目采用热稳定性良好的磷酸钒锂作为正极材料，制备出了方形软包装5Ah磷酸钒锂/石墨锂离子电池，显著提高了电池的热稳定性、安全性和循环寿命，特别是在改善电池的低温放电性能方面取得了突出进展。该项目成果在电池低温性能方面达到国内领先、国际先进水平，可广泛应用于电动工具、电动车辆、航天、航空等领域，特别适合在我国北方寒冷地区使用，具有显著的经济效益和社会效益。

（证 券）

日本科学家受电鳐启发研制新型发电机

日本理化学研究所的科学家通过对电鳐发电器官原理进行深入研究，计划开发基于电鳐发电器官原理的新型发电机。

以电鳐为代表的强电鱼类，体内发电器官能够以近100%的转换率高效发电。科学家对捕获数日以内的活体电鳐施加刺激，结果在10ms的极短时间内获得了峰值电压为19V、峰值电流为8A的脉冲电流。科学家还利用该脉冲电流成功启动了LED灯并向电容器蓄电，储存的电量能够使LED长时间发光或驱动玩具车行驶。科学家还测定了器官取出后的发电性能。他们在发电器官上下部位连接电极，在正极一侧插入7根注射针，每根注射针同时注入0.25ml浓度为1mmol乙酰胆碱溶液。实验测定结果为：峰值电压为91mV，峰值电流为0.25mA，发电时间比活体电鳐长1min以上。注射针增加至20根后，峰值电压提高到1.5V，峰值电流0.64mA。科学家在发电器官中植入元件制作出了发电机原型。他们把发电器官切成3cm直角型，固定在铝和硅胶做成的容器中，结果发现，在16个元件直列连接的情况下，其峰值电压为1.5V，峰值电流为0.25mA。

未来，科学家还将融合微米、纳米流体技术，研发与发电细胞相同的材料，人工制作出类似的新型发电机。

（KJ.0608）

我国发布世界首款石墨烯基锂离子电池

7月8日，世界首款石墨烯基锂离子电池产品在北京发布。该产品的成功研发，为石墨烯在消费电子锂电池、动力锂电池，以及储能领域锂电池的应用打开了大门。

首款石墨烯基锂离子电池产品被称为“烯王”，由东旭光电科技股份有限公司所属上海碳源汇谷新材料科技有限公司推出。该产品性能优良，可在-30℃～80℃环境中工作，循环寿命高达3500次，充电效率是普通充电产品的24倍。这是由于石墨烯具有优异的电子和离子传导性能及特殊的二维单原子层结构，可在电极材料颗粒间构成三维电子和离子传输网络结构，加快锂离子在电极中的传输和脱嵌速度，从而大幅提升电池的充电速度。目前，上海碳源汇谷公司已具备低成本、高品质、单层石墨烯规模化制备（年产量达吨级）能力，其中，试生产线制备的石墨烯单层率超99%、纯度高达99.9%。

首款石墨烯基锂离子电池产品不仅解决了锂离子电池的快充问题，还突破了国外对“碳包覆磷酸铁锂技术”的技术封锁。目前，东旭光电公司已与泰州市新能源产业园区管委会签署了“烯王”生产线落地协议，并与美国凯途能源公司等下游应用端厂商签署了研发及产业化合作战略协议。

（KJ.0712）

安泰核原新材料科技有限公司已具备年产300t中子吸收材料的生产能力，成为我国自主研发先进压水堆核电站重大专项CAP1400示范工程首堆中子吸收板供货厂家，标志着我国具备了中子吸收材料批量生产能力，打破了国外垄断，对于促进我国核电发展具有重要意义。

国产化中子吸收材料实现批量生产

随着核电产业的不断发展，服役多年的核电站乏燃料水池贮存即将达到容限，急需大量乏燃料贮存格架及乏燃料贮存、运输容器，而此前，B4C-Al（铝基碳化硼）中子吸收材料生产市场长期被国外垄断。

安泰核原公司实现了中子吸收材料产品的国产化，可替代进口，产品完全按照核电厂乏燃料管理的技术规范及要求进行研发，是我国目前唯一一家严格按照工程用产品技术条件生产、检验并全部符合技术条件要求的企业；生产的含量从10%～35%的铝基碳化硼中子吸收材料规格包括板材、棒材、管材及各种异型材，形成了一套完整的材料体系，可满足核电和核工程用中子吸收材料的需求，还可推广至反应堆等大型设施及军用中子屏蔽材料等领域。该中子吸收材料采用粉末冶金热静压工艺研制，拥有独立知识产权并获得了4项专利。

（KJ.0725）

英日合作研发检测室内空气污染的石墨烯传感器

英国南安普顿大学和日本先进科学技术研究所的研究人员合作开发出一种基于石墨烯材料的传感器。该传感器能够以较低的能耗检测出室内的空气污染情况。

该传感器能够感应到来自建筑、装饰材料、家具，以及家庭用品的二氧化碳分子和挥发性有机化合物（VoC）气体分子。其在通电后，可使单个二氧化碳分子逐一吸附到石墨烯材料上，并在分子水平上检测其浓度。通过检测石墨烯束的电阻值，石墨烯材料对二氧化碳分子的吸附和释放会以电阻“量子化”变化的形式被检测到。在实验中，研究人员仅用几分钟的时间就检测到浓度约为3×10-8的二氧化碳气体，比目前主流传感器的二氧化碳浓度检测能力高近百倍。

（科技部）

在阳光下振动的聚合物薄膜使太阳能电池更高效

荷兰埃因霍温科技大学和柏林洪堡大学的研究人员开发出一种暴露在阳光下时能够产生振动的聚合物薄膜，可用作沙漠地区太阳能电池板上的涂层。

该聚合物薄膜中包含一种被称为偶氮染料的感光性有机化合物。在可见光的作用下，偶氮染料中的感光分子能够弯曲和伸展。而由于这些分子受结晶聚合物网络的约束，将导致材料产生振动。振动可能使薄膜表面附着的灰尘脱落，实现自洁，从而增加阳光与太阳能电池板的接触面积，提高太阳能电池的效率。与此前研究人员开发的仅能在紫外波段振动的材料相比，该聚合物薄膜在可见光范围内即可产生振动，应用更为方便。

（自 然）

中科院新一代动力锂电池富锂锰基正极材料研究获进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究人员在新一代动力锂电池富锂锰基正极材料改性研究方面取得了新进展，首次提出了通过提高晶格氧的活性来改善富锂锰基正极材料首次充放电效率和倍率性能的方法，为富锂锰基正极材料改性研究提供了新思路。

据悉，富锂锰基正极材料的放电比容量高达300mAh/g，是当前商业化应用的磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量的2倍左右，被视为新一代高能量密度动力锂电池正极材料的理想之选，但其实际应用需解决倍率性能低和循环寿命短等问题。该研究所的研究人员长期致力于富锂锰基正极材料的研究开发，在制备方法、组分优化、充放电机理和表面改性等方面取得了丰富的研究成果。研究人员此次提出的气固界面改性方法较为简单、可控且易于实现工程化，为高性能富锂锰基正极材料的工程化开发提供了新途径。目前，研究人员正在利用该改性方法推进富锂锰基正极材料的中试开发。

（宁材所）

山西省攻克民用洁净焦炭生产关键技术

由太原理工大学、太原市环保局、太原科瑞康洁净能源有限公司、山西清源环境咨询有限公司合作完成的“民用洁净焦炭生产关键技术及应用”项目研究成果通过专家鉴定，达到国际领先水平。

该项目研究成果突破了“高效固硫+催化助燃+自主增碳”三大核心技术，申报了26项国家发明专利。其利用现有焦化产能设施，在不改变生产工艺、不新增投资的情况下，以高挥发动力煤为主要原料，仅在配煤中辅以“固硫—增碳—助燃”复合助剂，经高温干馏即可生产民用洁净焦炭，可替代散烧原煤使用。

该项目还利用焦炉高温环境复杂的热化学反应，实现了焦炉煤气碳氢摩尔比的自主调节，可满足后续化学品生产对原料气的要求，实现了焦炉煤气的高值利用。经在太原市城中村的应用证明，采用该技术生产的清洁焦炭可取代传统的散煤、烟煤等劣质煤，能够有效解决民用散烧污染问题。

（KX.0704）